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1、 目录1. 汽车形式的选择11.1汽车质量参数的确定11.1.1汽车载人数和装载质量11.1.2整车整备质量确定11.1.3汽车总质量11.2汽车轮胎的选择21.3驾驶室布置31.4驱动形式的选择41.5轴数的选择41.6货车布置形式41.7外廓尺寸的确定41.8轴距L的确定51.9前轮距B1和后轮距B251.10前悬LF和后悬LR51.11货车车头长度51.12货车车箱尺寸62. 汽车发动机的选择72.1发动机最大功率72.2发动机的最大转矩及其相应转速82.3选择发动机83. 传动比的计算和选择103.1驱动桥主减速器传动比的选择103.2变速器传动比的选择103.2.1变速器头档传动比的
2、选择103.2.2变速器的选择114. 轴荷分配及质心位置的计算124.1轴荷分配及质心位置的计算125. 动力性能计算175.1驱动平衡计算175.1.1驱动力计算175.1.2行驶阻力计算175.1.3汽车行驶平衡图185.2动力特性计算195.2.1动力因数D的计算195.2.2行驶阻力与速度关系195.2.3动力特性图205.2.4汽车爬坡度计算205.2.5加速度倒数曲线215.3功率平衡计算245.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率245.3.2汽车行驶时，所需发动机功率245.3.3功率平衡图256. 汽车燃油经济性计算267. 汽车不翻倒条件计算277.1汽车满载不纵向翻倒
3、的校核277.2汽车满载不横向翻倒的校核277.3汽车的最小转弯直径27总 结29参考文献30附录31参考车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡基本参数31摘要根据本次课程设计的任务，完成了任务书上所要求的货车的总体设计。本次课程设计为载重量1吨的轻型货车的设计，首先对汽车的形式进行了确定，其中包括汽车外尺寸的设计，质量参数的确定，轮胎，轴数，驱动形式以及布置形式的选择。其次，以汽车的最高车速和总质量选择了汽车的发动机。查资料确定了汽车的整体结构，包括车身，车厢，车头的选择。有轮距，轴距的确定等。在确定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速箱，计算汽车的动力特性，包括了驱动力与阻
4、力的平衡，动力因数，加速度，加速时间的确定。然后计算了汽车的燃油经济性问题。完成了汽车的设计。关键词：总体设计，轴荷分配，动力性，燃油经济性。第1章 汽车形式的选择1.1汽车质量参数的确定 汽车质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配等。1.1.1汽车载人数和装载质量汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量。汽车载客量：2人汽车的载重量：me=1000kg1.1.2整车整备质量mo确定整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具，备胎等），加满燃料、水、但没有装货和载人时的整车质量。质量系数mo是指汽车载质量与整车整备质量的比值，mo= m0m
5、e/m0。根据表1-1表1-1 货车质量系数mo总质量ma/tmo货车1.8ma6.00.81.16.0ma14.01.201.35ma14.01.301.70本车型为轻型货车，1.8ma6.0，故取mo=0.8根据公式mo= me/m0 ；mo= me/mo=1000/0.8=1250kg1.1.3汽车总质量ma汽车总质量ma是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 ma= mo+ me+265kg （1.1）式中：ma汽车总质量，kg； mo 整车整备质量，kg； me汽车载质量，kg；根据公式（2.1）可得：ma= mo+ me+265kg=1000+1250+265=2380kg
6、汽车总质量：2380 kg1.2汽车轮胎的选择表1-2 各类汽车轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴商用货车42后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%42后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%42后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%62后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%根据表1-2，本车型为42后轮双胎，平头式，故暂定前轴占32%，后轴占68%，则：前轮单侧：后轮单侧： 其中为轮胎所承受重量。 根据GB9744一1997可选择轮胎如表1.3表1.4所示表1-3 轻型载重普通断面斜胶轮胎气压
7、与负荷对应表负荷，kg 气压 kPa轮胎规格259305606.00.14LTS50054058066206556858.根据，选择轮胎型号6.00.14LT，气压：390kPa，层级：8。轮胎 规格基本参数主 要 尺 寸，mm允许使用轮辋层级标准轮辋新 胎充 气 后轮胎最大只用尺寸双胎最小中心距断面宽度外直径负荷下静半径断面宽度外直径公路花纹越野花纹6.00.14LT6,84.5J170680.3241847071964J 5J表1-4 轻型载重普通断面斜交线轮胎1.3驾驶室布置载货车驾驶室一般有长头式、短头式、平头式三种。平头式货车的主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性
8、能良好，汽车整备质量小，驾驶员视野得到明显的改善，平头汽车的面积利用率高。短头式货车最小转弯半径、机动性能不如平头式货车，驾驶员视野也不如平头式货车好，但与长头式货车比较，还是得到改善，动力总成操作机构简单，发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头货车比较得到很大改善，但不如长头式货车。长头式货车的主要优点是发动机及其附件的接触性好，便于检修工作，离合器、变速器等操纵稳定机构简单，易于布置，主要缺点是机动性能不好，汽车整备质量大，驾驶员的视野不如短头式货车，更不如平头式货车好，面积利用率低。综上各货车的优缺点，本车选用平头式，该布置形式视野较好，汽车的面积利用较高，在各种等级的载
9、重车上得到广泛采用。1.4驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多种。汽车的用途，总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。本车采用普通商用车多采用结构简单、制造成本低的42后双胎的驱动形式。1.5轴数的选择汽车的总质量和道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等对汽车的轴数有很大的影响。总质量小于19吨的商用车一般采用结构简单、成本低廉的两轴方法,当汽车的总质量不超过32t时，一般采用三轴；当汽车的总质量超过32t时，一般采用四轴。故本车轴数定为两轴。1.6货车布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置而言。汽车的使用性能取决于整车和各总成。其
10、布置的形式也对使用性能也有很重要的影响。本车为平头货车，发动机前置后桥驱动。1.7外廓尺寸的确定GB15891989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m，不包括后视镜，汽车宽不超过2.25m；空载顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设要求，并参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，本车的外廓尺寸如下：506017302045（mm*mm*mm）。1.8轴距L的确定轴距L对整车质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。考虑本车设计要求和表3-1推荐，根据汽车总质量2380kg，并参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB
11、3.A轻卡，轴距L选为2850 mm。表3-1各型汽车的轴距和轮距类别轴距/mm轮距/mm42货车1.86.023003600130016506.014.036005500170020001.9前轮距B1和后轮距B2在选定前轮距B1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间间隙。在确定后轮距B2时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。根据表3.1，并参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，前轮距B1=1345mm后轮距B2=1240mm。1.10前悬LF和后悬LR
12、前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、下车和上车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置总成、部件的同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货厢长度、汽车造型等有影响，并决定于轴距和轴荷分配的要求。总质量在1.814.0t的货车后悬一般在12002200mm之间。参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，并根据本车结构特点确定前悬LF：906mm 后悬LR：1304mm。1.11货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。参考时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，本车车头长1500mm
13、1.12货车车箱尺寸参考时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸： 3300mm1610mm360mm。第2章 汽车发动机的选择2.1发动机最大功率当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算： （2.1）式中：最大功率，kw； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取10m/s2； 滚动阻力系数，取0.02；空气阻力系数，取0.8；汽车正面迎风面积，其中为前轮距（见第三章），为汽车总高（见第三章） ； =1.3452.045=2.75 m2；汽车总重,kg；汽车最高车速,km/h。根据公式（2.1）可得：=
14、考虑汽车其它附件的消耗，可以在再此功率的基础上增加1220即在58.963.11kw选择发动机。2.2发动机的最大转矩及其相应转速当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算： （2.2） 式中：转矩适应系数，一般去1.11.3，取1.1 最大功率时转矩，Nm 最大功率，kw 最大功率时转速，r/min 最大转矩，Nm其中，/在1.42.0之间取。这里取1.7根据公式（2.2） =/1.7=3200/1.7=1800r/min2.3选择发动机根据上述功率及发动机的最大转矩，选定CY4100Q：表2-1 CY4100Q主要技术参数CY4100Q主
15、要技术参数 型 号：CY4100Q 形 式：立式直列、水冷、四冲程、自然吸气 气 缸 数：4100118 工作容积：3.707 燃烧室形式：直喷四角型燃烧室 压 缩 比：17:1 额定功率/转速：66/3200 最大扭矩/转速：230/1800 标定工况燃烧消耗率： 全负荷最低燃油消耗率：228 最高空载转速： 3520 怠速稳定转速：700.750 机油消耗率：1.2 工作顺序：1.3.4.2 噪声限制：116 烟 度：3.5 排放标准：欧 整机净质量：168.8 外形参考尺寸：679462600发动机外特性曲线如图 2-1所示：图2-1 发动机外特性曲线第3章 传动比的计算和选择3.1驱动
16、桥主减速器传动比的选择在选择驱动桥主减速器传动比时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算： （3.1）式中：汽车最高车速（km/h）； 最高车速时发动机的转速，一般=（0.91.1），其中为发动机最大功率时对应的转速，r/min；这里取为1，则 =1=13200=3200车轮半径，m。选用超速档变速箱，取=1；根据公式（3.1）可得：3.2变速器传动比的选择3.2.1变速器头档传动比的选择（1）在确定变速器头档传动比时，需考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：式中：汽车的最大爬坡度，初选为16.5o。为了满足附着条件，其大小应符合下式规
17、定：式中：驱动车轮所承受的质量，kg；由于第一章中后轴轴荷分配暂定为68%，故=238068%=1618.4kg 附着系数。0.70.8之间，取=0.8。（2）各挡传动比确定：由于在2.895.18，取=5.18，且ig5=1按等比数级分配各挡传动比,=则q=1.51,=5.18，=q3=3.44，=q2=2.28，=1.51，ig5=13.2.2变速器的选择实际上，对于挡位较少的变速器，各挡传动比之间的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比数级来分配传动比的，这主要是考虑到各挡利用率差别很大的缘故，汽车主要用较高挡位行驶的，中型货车5挡位变速器中的1、2、3三个挡位的总利用率仅为10%到1
18、5%，所以较高挡位相邻两个挡见的传动比的间隔应小些，特别是最高挡与次高挡之间更应小些。表3-1变速箱参数变速箱参数变速箱品牌：万里扬变速箱型号：万里扬 WLY525变速箱系列：万里扬 WLY5系列变速箱档位数：5个变速箱形式：单中间轴、全同步产品特点：匹配范围：前进档档位数：5个倒档档位数：1个是否有同步器：是最大输入扭矩：200Nm额定转速：rpm换挡方式：手动主箱中心距：95mm副箱中心距：mm1档传动比：5.362档传动比：3.953档传动比：2.874档传动比：1.495档传动比：1倒档1传动比：5.25里程表传动比：变速箱重量：56Kg变速箱油容量：1.7L 第4章 轴荷分配及质心位
19、置的计算4.1轴荷分配及质心位置的计算根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置：g1l1+g2l2+g3l3+=G2L g1h1+g2h2+g3 h2+=Ghg g1+g2+g3+=G （4.1） G1+G2=G G1L=GbG2L=Ga 式中：g1 、g2、 g3 各总成质量，kg； l1 、l2 、l3 各总成质心到前轴距离，mm； h1、 h2 、h2、 各总成质心到地面距离，mm；G1 前轴负荷，kg；G2 后轴负荷，kg；L 汽车轴距，mm；a汽车质心距前轴距离，mm；b汽车质心距后轴距离，mm；hg汽车质心到地面距离，mm。质心确定如表 4-1所示表4-1 各
20、部件质心位置主要部件部件 质量kg空载质心坐标（mm）满载质心坐标（mm）空g*l空g*h满g*l满g*hlhlhG发动机14G离合器5422500变速器及离合器壳356210014700万向节传动轴0后轴，后轴制动器161840后悬架及减震55500前悬架及减震器20 00009000前轴，前制动轮毂转向梯形42010960前轮胎总成69440016440后轮胎总成128880车架及支架，拖钩155000转向器10-600900-600 -60008500手制动器62005220制动驱动机构5-500500-500450 -25000油箱及油管84520003600消音器，排气管325075
21、0蓄电池组20仪表及其固定零件2-400800-40-8001500车箱总成159000驾驶室91000076500前挡泥板5525650后挡泥板53365001650人00货物1000800000整体2380100517640.水平静止时的轴荷分配及质心位置计算根据表4-1所求数据和公式（4.1）可求满载：G2=KgG1=23801560.12=819.88kgmmmm前轴荷分配：=35后轴荷分配：=65mm空载：kg=1250.568.54=681.46kg前轴荷分配: 后轴荷分配： mm根据下表得知以上计算符合要求表4-2各类汽车的轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴商用货车42
22、后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%42后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%42后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%62后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%a.水平路面上汽车满载加速行驶时各轴的最大负荷计算对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下式计算： （4.2）式中：行驶时前轴最大负荷，kg； 行驶时候轴最大负荷，kg; 附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令，式中：行驶时前轴轴荷转移系数，0.80.9； 行驶时后轴轴荷转移系数，1.11.2。根据
23、式（2.2）可得:kgkg满足要求b.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： （4.3）式中：制动时的前轴负荷，kg； 制动时的后轴负荷，kg；令， 式中： 制动时前轴轴荷转移系数，1.41.6； 制动时后轴轴荷转移系数，0.40.7。根据式（2.3）可得：kgkg 第5章 动力性能计算5.1驱动平衡计算5.1.1驱动力计算汽车的驱动力按下式计算： （5.1）式中：驱动力，N； 发动机转矩，Nm； 车速，km/h。5.1.2行驶阻力计算汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：= 式中：道路的坡路，度，平路上时，其值为0o； 行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为0； = (5.2)根据公式（5.
24、1）及（5.2）可计算出各档位汽车行驶时，驱动力，车速， 需要克服的行驶阻力，如表 5-1 表5-2 所示：表5-1各档驱动力，速度T（Nm）2242282315210200n(r/min)1460028003200一挡Ft1(N)12691282712661181411252v1(km/h)8 10 11 12 13 14 16 17 19 二挡Ft2(N)83698536982198v2(km/h)13 15 16 18 20 22 24 25 30 三挡Ft3(N)554656465695564655465447532452004952v3(km/h)192124273032353843
25、四挡Ft4(N)3673373937723739367336280v4(km/h)2124273五挡Ft5(N)243224762498247624322389233522802172V5(km/h)43.734956626874818799表5-2 行驶阻力Va15.00035.00055.00065.00080.00090 .000100.000F阻499.40603.42790.65915.471141.721318.551516.185.1.3汽车驱动力.行驶阻力平衡图根据表5-1可绘出驱动力.行驶阻力平衡图 图5.1 驱动力.行驶阻力平衡图 从图5.1上可以清楚的看出不同车速时驱动力
26、和行驶阻力之间的关系。汽车以最高挡行驶时的最高车速，可以直接在图5.1上找到。显然，Ft5 曲线与FfFw曲线的交点便是uamax。因为此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态。图5.1中最高车速大于105km/h，满足设计要求。5.2动力特性计算5.2.1动力因数D的计算汽车的动力因数按下式计算： （5.3）5.2.2行驶阻力与速度关系 0.0076+0.000056 （5.4）根据式（5.3）及式（5.4）得汽车各档行驶动力因数，如表 5-3所示：表5-3各档速度与动力因素Te2242282315210200Ne14600280032001挡Va151619D0.5290.5380
27、.5430.5380.5280.5190.5070.4950.4712挡Va2121416181921232529D0.3500.3570.3590.3560.3490.3430.3350.3260.3103挡Va3192124273032353843D0.2310.2350.2360.2330.2290.2240.2180.2120.1994挡Va421242730333394248D0.1520.1540.1550.1530.1490.1450.1410.1360.1275挡Va5434956626874818799D0.0930.0930.0910.0860.0810.0750.0690
28、.0620.048Va15.000 35.000 55.000 65.000 80.000 90.000 100.000 f 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008表5-4 速度与滚动阻力系数的关系5.2.3动力特性图利用表5-3做出动力特性图 图5.2 动力特性图汽车在各挡下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性曲线。在动力特性图上作滚动阻力系数曲线f.ua，显然线与直接挡D. ua曲线的交点即为汽车的最高车速。5.2.4汽车爬坡度计算汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax表示的。最大爬坡度是指I挡最大爬坡度。= （5.5）式
29、中：汽车头档动力因数。由式（5.7）可得：=0.6最大爬坡度为：60%30% 满足条件。5.2.5加速度倒数曲线由汽车行驶方程得： （5.6） 回转质量换算系数，其值可按下式估算： （5.7）式中：=0.030.05，取0.04； 0.06，取0.05； 变速器各档位时的传动比。公式（5.7）可得各档值：表5-4各档回转质量换算系数ig5.183.442.281.5112.38 1.63 1.30 1.15 1.09由此可得各档汽车行驶时各档加速度及加速度倒数，如表 5-5所示：表5-5各档速度、加速度与加速度倒数Ne1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 280
30、0 3200 Te224 228 230 228 224 220 215 210 200 1挡v1(km/h）89119a(m/s2)2.1392.1782.1982.1782.1382.0972.0471.9971.8951/a0.4670.4580.4540.4590.4670.4760.4880.5000.5272挡v2(km/h)121416181921232529a(m/s2)2.0302.0672.0852.0642.0231.9831.9331.8821.7801/a0.4920.480.4790.4840.4940.5040.5170.5310.5613挡v3(km/h)192
31、124273032353843a(m/s2)1.6261.6541.6661.6451.6081.5701.5241.4771.3821/a0.6140.6040.6000.6070.6210.6360.6560.6760.7234挡v4(km/h)2124273a(m/s2)1.1511.1691.1751.1571.1251.0931.0551.0150.9341/a0.8680.8540.8500.8640.8880.9140.9470.9841.0695挡v5(km/h)4349.56626874818799a(m/s2)0.6770.6700.6520.6140.5640.5120.
32、4520.3880.2531/a1.4751.4901.5321.6271.7701.9522.2112.5703.949由表5-5 可绘出加速度倒数曲线：图5.4 加速度倒数曲线对加速度倒数和车速之问的关系曲线积分,可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间。从20Km/h加速到100Km/h的时间t=188*a/3.6=37.6s。（a为一个小格代表的时间的倒数）5.3功率平衡计算5.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率汽车行驶时，发动机能够发出的功率就是发动机使用外特性的功率值。根据求出发动机功率如表 5-6所示：表5-6发动机发出功率与速度关系n(r/min)1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3200 T (Nm)224 228 230 228 224 220 215 210 200 1挡v1(km/h)89119P1(kw)3238434751555861672挡v2(km/h)121416181921232529P2(kw)3238434750555861673挡v3(km/h)192124273032353843P3(kw)3238434751555861674挡v4(km/h)2124273P